利用脱硫石油焦渣制备加气混凝土的研究

论文摘要

石油焦是石化炼油行业普遍存在的副产品，根据含硫量的不同，可分为高硫焦（含硫量3%以上）和低硫焦（含硫量3%以下）。如何实现高硫石油焦的清洁利用，提高经济效益，成为国内炼油行业关心的问题。循环流化床燃烧技术是近年来迅速发展的高效、低污染的清洁燃烧技术，高硫石油焦可以作为它的燃料。如果在床料中加入石灰石，则可在燃烧的同时除去燃料所含的硫，形成CaSO4，从而达到油焦脱硫的目的，这些CaSO4与其他燃烧产物的混合物称为脱硫石油焦灰渣。本课题的研究结合了国家“十二五”科技支撑计划子课题“磨细高硫石油焦脱硫灰渣建材利用技术研究”（2011BAJ04B05-05）和青岛市科技计划基础研究项目“利用高硫石油焦灰渣制备加气混凝土”（10-3-4-6-1-jch）。主要研究内容包括：1)脱硫石油焦灰渣的基本性能研究，包括化学成分、矿物组成、放热特征、标准稠度用水量和凝结时间，并重点研究了脱硫石油焦渣的水化机理。2)利用脱硫石油焦渣取代石灰作为钙质材料制备加气混凝土，从水料比、石灰和脱硫石油焦渣掺量、水泥掺量、铝粉膏用量这四个方面调节料浆配合比，选择符合干密度B06、强度A3.5级别的配合比。3)选取性能较好的配合比，进行工业化试验。通过成本分析，比较使用脱硫石油焦渣生产加气混凝土的经济可行性。研究结果表明：1)脱硫石油焦渣的氧化钙含量约为48%-51%，其消解速度较快，2min即可达到最高温度90℃，但温度下降也较快。2)脱硫石油焦渣中的CaO遇水即生成Ca（OH）2，并参与水泥、粉煤灰的水化反应；脱硫石油焦渣中的CaSO4Ⅱ仅在蒸压条件下参与水泥、粉煤灰的水化反应，加气混凝土制品中含大量硅线石和托贝莫来石，且有少量的莫来石、水化石榴子石和C-S-H。3)当水料比为0.7，引气剂为1.0‰-1.5‰时，钙质材料Ⅰ（石灰与脱硫石油焦渣的总量）为28%，水泥用量在10%-15%，脱硫石油焦渣以80%-100%的取代率取代石灰时，加气混凝土制品性能也能满足干密度级别B06、强度级别A3.5。4)进行工业化生产的试验结果与实验室试验结果基本吻合，符合预期目标。通过经济性分析，当脱硫石油焦渣完全取代石灰时，一条年产12万m3的生产线将会节省480万元的成本。脱硫石油焦渣和粉煤灰均属于工业废弃物，用其制备的加气混凝土利废率高达90%，具有绿色、环保和再生利用的特点，符合循环经济的要求，并具有较强的市场竞争力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.1.1 石油焦的产生
• 1.1.2 高硫石油焦的特性
• 1.1.3 高硫石油焦的处理方式
• 1.1.4 脱硫石油焦灰渣的研究意义
• 1.2 加气混凝土简介
• 1.2.1 加气混凝土的兴起
• 1.2.2 国外加气混凝土的发展
• 1.2.3 国内加气混凝土的发展
• 1.3 本课题的研究内容
• 第2章 试验原材料及试验方法
• 2.1 试验原材料
• 2.1.1 粉煤灰
• 2.1.2 石灰
• 2.1.3 水泥
• 2.1.4 石膏
• 2.1.5 铝粉膏
• 2.2 试验设备
• 2.2.1 生产设备
• 2.2.2 检测设备
• 2.3 加气混凝土的制备及反应原理
• 2.3.1 工艺流程
• 2.3.2 反应原理
• 2.4 测试方法
• 第3章 脱硫石油焦灰渣基本性能研究
• 3.1 脱硫石油焦灰渣的产生
• 3.2 脱硫石油焦灰渣的成分
• 3.2.1 化学成分
• 3.2.2 矿物组成分析
• 3.2.3 有效氧化钙含量测定
• 3.3 放热特征曲线
• 3.4 标准稠度用水量和凝结时间
• 3.5 水化机理分析
• 3.5.1 常温养护条件下的 XRD 分析
• 3.5.2 蒸汽养护条件下的 XRD 分析
• 3.5.3 蒸压养护条件下的 XRD 分析
• 3.6 小结
• 第4章 用脱硫石油焦渣制备加气混凝土
• 4.1 配合比设计原则
• 4.2 水料比的确定
• 4.3 钙质材料用量对强度的影响
• 4.3.1 钙质材料（Ⅰ）的用量对加气混凝土性能的影响
• 4.3.2 钙质材料（Ⅱ）的用量对加气混凝土性能的影响
• 4.4 引气剂用量的确定
• 4.5 小结
• 第5章 工业化试验
• 5.1 工业生产流程图
• 5.2 工业试验方案
• 5.2.1 试验设计与结果比较
• 5.2.2 其他性能测试
• 5.3 经济对比分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢